(57)【要約】【課題】駆動電圧が低く、かつ発光効率の優れた両面電極タイプのＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供する。【解決手段】半導体積層構造が、高濃度の不純物原子を含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる高濃度層３ｂと、高濃度層３ｂよりも低濃度の不純物原子を含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる低濃度層３ａとからなる不純物層３０と、ＩＩＩ族窒化物半導体層２とを少なくとも備えたものであり、ＩＩＩ族窒化物半導体層２上には低濃度層３ａと高濃度層３ｂとがこの順で連続して形成されているＩＩＩ族窒化物半導体発光素子とする。【選択図】図３
2007258529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体積層構造と、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光層と、前記半導体積層構造の表側と裏側にそれぞれ設けられた電極とを備えたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子であって、
前記半導体積層構造が、高濃度の不純物原子を含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる高濃度層と、前記高濃度層よりも低濃度の不純物原子を含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる低濃度層とからなる不純物層と、ＩＩＩ族窒化物半導体層とを少なくとも備えたものであり、
前記ＩＩＩ族窒化物半導体層上には前記低濃度層と前記高濃度層とがこの順で連続して形成されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記不純物層が、互いに隣接して複数備えられていることを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記高濃度層および前記低濃度層の厚さがそれぞれ０．５〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記低濃度層の厚さが、前記高濃度層の厚さ以上であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記不純物層が１０〜１０００層積層されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
前記半導体積層構造の全体の厚さが０．１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
前記高濃度層の不純物原子の濃度が５×１０17〜５×１０19ｃｍ-3であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記低濃度層の不純物原子の濃度が２×１０19ｃｍ-3以下であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項９】
前記不純物原子が、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、錫（Ｓｎ）およびテルル（Ｔｅ）からなる群から選ばれた１種または2種以上を組み合わせたものであることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１０】
前記ＩＩＩ族窒化物半導体層が、導電性の窒化ガリウム系化合物半導体からなることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１１】
前記ＩＩＩ族窒化物半導体層が、導電性を有する基体上に形成されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１２】
前記不純物層と前記基体との導電型が同じである請求項１１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１３】
前記基体が、シリコン（Ｓｉ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１４】
半導体積層構造と、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光層と、前記半導体積層構造の表側と裏側にそれぞれ設けられた電極とを備え、前記半導体積層構造が、高濃度の不純物原子を含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる高濃度層と、前記高濃度層よりも低濃度の不純物原子を含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる低濃度層とからなる不純物層と、ＩＩＩ族窒化物半導体層とを少なくとも備えるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
前記ＩＩＩ族窒化物半導体層上に、前記低濃度層と前記高濃度層とをこの順で連続して形成することを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記高濃度層を形成する工程においてのみ前記不純物原子をドーピングすることによって、前記不純物層を形成することを特徴とする請求項１４に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１６】
基体上に前記ＩＩＩ族窒化物半導体層を設ける工程を備えることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記基体が導電性を有することを特徴とする請求項１６に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記基体が絶縁性を有するものであり、前記基体上にＩＩＩ族窒化物半導体層を形成した後、前記基体を除去する工程を備えることを特徴とする請求項１６に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記ＩＩＩ族窒化物半導体層が、窒化ガリウム系化合物半導体からなることを特徴とする請求項１４〜請求項１８のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２０】
請求項１〜請求項１３のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を用いたことを特徴とするランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法及びランプに関し、特に、低抵抗で平坦性に優れた半導体積層構造を用い、駆動電圧が低く素子特性に優れたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基板上に形成されたＩＩＩ族窒化物半導体は、短波長の可視光を放射する発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）等のｐｎ接合型構造のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を構成するための機能材料として利用されている（例えば、特許文献１参照）。例えば、近紫外帯、青色帯、或いは緑色帯の発光を呈するＬＥＤでは、ｎ形またはｐ形の窒化アルミニウム・ガリウム（組成式ＡｌXＧａYＮ：０≦Ｘ，Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ＝１）が、クラッド層を構成するために利用され（例えば、特許文献２参照）、窒化ガリウム・インジウム（組成式ＧａYＩｎZＮ：０≦Ｙ，Ｚ≦１、Ｙ＋Ｚ＝１）が、発光層を構成するために利用されている（例えば、特許文献３参照）。
また、シリコン（Ｓｉ）などの不純物がドーピングされたＩＩＩ族窒化物半導体が、基板と発光層との中間に配置され、抵抗値を制御するために利用されている。
【０００３】
ところで、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を構成する基板として最も多く利用されているサファイア基板は、絶縁体であり、熱伝導率が低いという欠点があるので、サファイア基板の代替となる基板の開発が要求されている。現在、サファイア基板の代替基板として、導電性および熱伝導率が高く、ＩＩＩ族窒化物半導体と結晶格子定数の一致するＩＩＩ族窒化物半導体結晶からなる基板を用いることが提案されている。
【０００４】
また、サファイア基板の代替基板としては、上記のＩＩＩ族窒化物半導体結晶からなる基板の他に、サファイアを含むヘテロ基板からなる基体上にＩＩＩ族窒化物半導体層を積層した基板が提案されている。このような基板では、一般に、ヘテロ基板上に積層されたＩＩＩ族窒化物半導体層上に、ＬＥＤとなる機能を有する積層構造が形成される。このような基板は、ヘテロ基板上にＩＩＩ族窒化物半導体層を作製する結晶成長手法と、ＬＥＤとなる機能を持つ積層構造を形成する結晶成長手法とが異なる場合に有効である。一般に、ヘテロ基板上にＩＩＩ族窒化物半導体層を形成する手法としてはＨＶＰＥやＭＢＥなどが用いられ、積層構造を形成する手法としてはＭＯＣＶＤなどが用いられている。
【０００５】
また、ＩＩＩ族窒化物半導体層が積層された基板において、Ｓｉ、ＺｎＯからなるヘテロ基板を基体として用いる場合、導電性を持たせることができる。このため、半導体発光素子の両面に電極を作製して電流を上下に導通させる両面電極タイプのＩＩＩ族窒化物半導体発光素子とすることが可能である。
また、ＩＩＩ族窒化物半導体層が積層された基板において、サファイア基板などの絶縁性を有する基板を基体として用いる場合でも、電極を形成する前にサファイア基板を剥離する技術を応用することで両面電極タイプのＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を実現することができる。
【特許文献１】特開２０００−３３２３６４号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９６４５号公報
【特許文献３】特公昭５５−３８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のＩＩＩ族窒化物半導体層が積層された基板を用いて、両面電極タイプのＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を製造する場合、以下に示すように、駆動電圧が低くなおかつ素子特性に優れたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を実現することは困難であった。
すなわち、両面電極タイプのＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を製造する場合、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子内に絶縁性を有する層を形成すると、抵抗値が高くなり駆動電圧を上昇させてしまうため、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子内に絶縁性を有する層を形成することができない。
【０００７】
しかし、ＩＩＩ族窒化物半導体層が積層された基板上に、抵抗値を制御するためにドーピングされたＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させると、表面にピットやクラックが発生し、発光効率を低下させてしまうという不都合がある。この不都合の原因は、ＩＩＩ族窒化物半導体層が成長する初期の層に不純物であるドーパンドが凝集するためと考えられる。
また、ＩＩＩ族窒化物半導体層が積層された基板上に、アンドープのＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させた場合には、表面に発生するピットやクラックが少なく、良好な結晶性が得られる。しかし、アンドープのＩＩＩ族窒化物半導体層は、絶縁性を有する層であるので、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の抵抗値が高くなってしまう。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、上述した問題点を解決し、駆動電圧が低く、かつ発光効率の優れた両面電極タイプのＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供することを目的とする。
また、本発明は、駆動電圧が低く発光特性に優れたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を用い、優れた特性を有するランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は以下の発明を提供する。
（１）半導体積層構造と、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光層と、前記半導体積層構造の表側と裏側にそれぞれ設けられた電極とを備えたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子であって、前記半導体積層構造が、高濃度の不純物原子を含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる高濃度層と、前記高濃度層よりも低濃度の不純物原子を含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる低濃度層とからなる不純物層と、ＩＩＩ族窒化物半導体層とを少なくとも備えたものであり、前記ＩＩＩ族窒化物半導体層上には前記低濃度層と前記高濃度層とがこの順で連続して形成されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（２）前記不純物層が、互いに隣接して複数備えられていることを特徴とする（１）に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（３）前記高濃度層および前記低濃度層の厚さがそれぞれ０．５〜５００ｎｍであることを特徴とする（１）または（２）に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（４）前記低濃度層の厚さが、前記高濃度層の厚さ以上であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（５）前記不純物層が１０〜１０００層積層されていることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（６）前記半導体積層構造の全体の厚さが０．１〜１０μｍであることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（７）前記高濃度層の不純物原子の濃度が５×１０17〜５×１０19ｃｍ-3であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（８）前記低濃度層の不純物原子の濃度が２×１０19ｃｍ-3以下であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（９）前記不純物原子が、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、錫（Ｓｎ）およびテルル（Ｔｅ）からなる群から選ばれた１種または2種以上を組み合わせたものであることを特徴とする（１）〜（８）のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（１０）前記ＩＩＩ族窒化物半導体層が、導電性の窒化ガリウム系化合物半導体からなることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（１１）前記ＩＩＩ族窒化物半導体層が、導電性を有する基体上に形成されたものであることを特徴とする（１）〜（１０）のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（１２）前記不純物層と前記基体との導電型が同じである（１１）に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
ここで、不純物層と基体との導電型が同じであるとは、不純物層の導電型がｎ型の場合は基体の導電型もｎ型、不純物層の導電型がｐ型の場合は基体の導電型もｐ型であることを指す。
（１３）前記基体が、シリコン（Ｓｉ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなることを特徴とする（１１）または（１２）に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（１４）半導体積層構造と、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光層と、前記半導体積層構造の表側と裏側にそれぞれ設けられた電極とを備え、前記半導体積層構造が、高濃度の不純物原子を含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる高濃度層と、前記高濃度層よりも低濃度の不純物原子を含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる低濃度層とからなる不純物層と、ＩＩＩ族窒化物半導体層とを少なくとも備えるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法であって、前記ＩＩＩ族窒化物半導体層上に、前記低濃度層と前記高濃度層とをこの順で連続して形成することを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
（１５）前記高濃度層を形成する工程においてのみ前記不純物原子をドーピングすることによって、前記不純物層を形成することを特徴とする（１４）に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
（１６）基体上に前記ＩＩＩ族窒化物半導体層を設ける工程を備えることを特徴とする（１４）または（１５）に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
（１７）前記基体が導電性を有することを特徴とする（１６）に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
（１８）前記基体が絶縁性を有するものであり、前記基体上にＩＩＩ族窒化物半導体層を形成した後、前記基体を除去する工程を備えることを特徴とする（１６）に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
（１９）前記ＩＩＩ族窒化物半導体層が、窒化ガリウム系化合物半導体からなることを特徴とする（１４）〜（１８）のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
（２０）（１）〜（１３）のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を用いたことを特徴とするランプ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、半導体積層構造と、発光層と、前記半導体積層構造の表側と裏側にそれぞれ設けられた電極とを備え、半導体積層構造が、高濃度層と低濃度層とからなる不純物層と、ＩＩＩ族窒化物半導体層とを少なくとも備えたものであり、ＩＩＩ族窒化物半導体層上には低濃度層と高濃度層とがこの順で連続して形成されているので、駆動電圧が低くなおかつ素子特性に優れた両面電極タイプのＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が実現できる。より詳細には、低濃度層は、ＩＩＩ族窒化物半導体層上に形成された場合に、表面にピットやクラックが発生しにくく良好な結晶性が得られるものである。また、高濃度層は、低濃度層上に形成されることにより、不純物層の抵抗値を低下させ、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の抵抗の低下に寄与する。したがって、不純物層を備え、ＩＩＩ族窒化物半導体層上に低濃度層と高濃度層とがこの順で連続して形成されている半導体積層構造は、全体として低抵抗であり、かつ平坦性に優れたものとなる。よって、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、駆動電圧が低く、かつ優れた発光効率を有するものとなる。
さらに、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子において、不純物層が、互いに隣接して複数備えられている場合、高濃度層上に低濃度層が形成されることになるので、高濃度層に形成されたピットやクラックを低濃度層によって埋める効果が得られる。したがって、より一層、平坦性に優れた半導体積層構造を有するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子となる。
【００１１】
また、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、ＩＩＩ族窒化物半導体層上に、前記低濃度層と前記高濃度層とをこの順で連続して形成するので、上述した低濃度層の結晶性を向上させる効果と、高濃度層による導電性を向上させる効果とにより、全体として低抵抗であり、かつ平坦性に優れた不純物層が形成され、駆動電圧が低く、かつ優れた発光効率を有するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が得られる。
【００１２】
また、本発明のランプは、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を用いたものであるので、駆動電圧が低く発光特性に優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照にして説明する。ただし、本発明は以下の各実施形態に限定されるものではなく、例えばこれら実施形態の構成要素同士を適宜組み合わせても良い。
図１は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の一例を模式的に示した断面図である。また、図２は、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に備えられた半導体積層構造を模式的に示した断面図である。また、図３は、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に備えられた半導体積層構造を構成する不純物層を模式的に示した断面図である。
【００１４】
図１において、符号４０はＩＩＩ族窒化物半導体発光素子であるＬＥＤチップを示し、符号１１は半導体積層構造を示している。半導体積層構造１１は、図２に示すように、基体１と、ＩＩＩ族窒化物半導体層２とからなる基板２０と、基板２０のＩＩＩ族窒化物半導体層２上に形成された重複不純物層３とからなる。また、半導体積層構造１１上には、図１に示すように、クラッド層５と、発光層６と、障壁層６ａと、井戸層６ｂと、ｐ型クラッド層７と、ｐ型コンタクト層８とが積層されている。また、半導体積層構造１１の表側（図１においては上側）には、ｐ型オーミック電極１０が設けられ、裏側（図１においては下側）には、ｎ型オーミック電極９が設けられており、両面電極タイプのＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０とされている。
【００１５】
基板２０は、図２に示すように、基体１が、導電性を有する材料からなるものである場合、基体１上にＩＩＩ族窒化物半導体層２を設けてなるものとされるが、基体１として、絶縁性を有する材料からなるものを用いた場合には、基体１上にＩＩＩ族窒化物半導体層２を形成した後、ｎ型オーミック電極９を形成する前に基体１を除去する。
【００１６】
本発明においてＩＩＩ族窒化物半導体層２が積層される基体１としては、融点が比較的高く、耐熱性のあるサファイア（α−Ａｌ2Ｏ3単結晶）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）或いは酸化ガリウム・リチウム（組成式ＬｉＧａＯ2）等の酸化物単結晶材料、珪素単結晶（シリコン）や立方晶或いは六方晶結晶型の炭化珪素（ＳｉＣ）等のＩＶ族半導体単結晶からなる基板等を挙げることができる。また、基体１の材料として、リン化ガリウム（ＧａＰ）等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶材料も利用できる。
ＩＩＩ族窒化物半導体層２が積層される基体１として、好ましいものはサファイアからなる基板であるが、サファイアからなる基板は、絶縁性を有するのでｎ型オーミック電極９を形成する前に除去する必要がある。
【００１７】
ＩＩＩ族窒化物半導体層２が積層される基体１が絶縁性を有する場合における基体１の除去は、基体１を溶解する薬液が存在する場合には湿式で行うのが最も簡便であり、好ましい。しかし、基体１を溶解する薬液が存在しない場合や、基体１を溶解する薬液が扱いにくい場合もある。このような場合には基体１を剥離する必要がある。例えば、サファイア基板を剥離する場合には，エキシマーレーザなどを用いて界面を熱的に破壊して剥離する方法が最も有効である。
【００１８】
また、導電性を有する材料からなる基体１としては、ＳｉやＺｎＯからなる基板が好適に用いられる。基体１が導電性を有する材料からなる場合には、発光層６からの発光を透過できる光学的に透明な単結晶材料を用いることが望ましい。
【００１９】
また、ＩＩＩ族窒化物半導体層２は、組成式ＡｌXＧａYＩｎZＮ1-aＭa（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１で且つ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１。記号Ｍは窒素とは別の第Ｖ族元素を表し、０≦ａ＜１である。）などのｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体から構成され、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなることが望ましい。
基体１上にＩＩＩ族窒化物半導体層２を形成する方法としては、有機金属化学的気相堆積法（ＭＯＣＶＤ、ＭＯＶＰＥまたはＯＭＶＰＥなどと略称される）や、分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ）、ハロゲン気相成長法、ハイドライド（水素化物）気相成長法（ＨＶＰＥ法）等の気相成長方法を挙げることができる。上記の気相成長方法以外にも、例えば、蒸着やスパッタなどの物理的な気相成膜方法や、塗布した溶液を熱処理して形成する方法などによって形成することもできる。上記のＩＩＩ族窒化物半導体層２の形成方法の中でもＭＢＥ法やＨＶＰＥ法によって形成することが好ましい。
【００２０】
なお、基体１と、基体１上に形成するＩＩＩ族窒化物半導体層２との間に格子ミスマッチがある場合には、格子ミスマッチを緩和して、結晶性に優れたＩＩＩ族窒化物半導体層２の形成される緩衝層を、基体１とＩＩＩ族窒化物半導体層２との間に介在させて積層することが望ましい。緩衝層は、例えば、窒化アルミニウム・ガリウム（組成式ＡｌXＧａYＮ：０≦Ｘ，Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ＝１）等から構成できる。
【００２１】
また、基板２０を構成するＩＩＩ族窒化物半導体層２上に形成された重複不純物層３は、図３に示すように、高濃度層３ｂと低濃度層３ａとが隣接して設けられてなる複数の不純物層３０が備えられてなるものである。重複不純物層３は、図３に示すように、不純物層３０が互いに隣接して複数備えられていることにより、高濃度層３ｂと低濃度層３ａとが交互に積層された状態となっている。また、図３に示すように、不純物層３０のうち、ＩＩＩ族窒化物半導体層２の直上に形成される層３ｃは低濃度層３ａとされ、ＩＩＩ族窒化物半導体層２上には低濃度層３ａと高濃度層３ｂとがこの順で連続して形成されている。
高濃度層３ｂは、高濃度の不純物原子を含むＩＩＩ族窒化物半導体からなるものである。また、低濃度層３ａは、高濃度層３ｂよりも低濃度の不純物原子を含むＩＩＩ族窒化物半導体からなるものである。
【００２２】
高濃度層３ｂおよび低濃度層３ａを構成するＩＩＩ族窒化物半導体としては、組成式（ＡｌXＢYＩｎZＧａ1-X-Y-Z）Ｎ1-i-jＰｉＡｓｊ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１、０≦ｊ≦１、０≦ｉ≦１）などを用いることができる。
【００２３】
図３に示す重複不純物層３は、有機金属化学的気相堆積法（ＭＯＣＶＤ、ＭＯＶＰＥまたはＯＭＶＰＥなどと略称される）、分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ）、ハロゲン気相成長法、ハイドライド（水素化物）気相成長法等の気相成長手段に依り形成できる。これらの中でもＭＯＣＶＤ法が好ましい。
【００２４】
ＭＯＣＶＤ法では、キャリアガスとして水素（Ｈ2）または窒素（Ｎ2）、ＩＩＩ族原料であるＧａ源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）、窒素源としてアンモニア（ＮＨ3）またはヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）などが用いられる。
【００２５】
また、ＭＯＣＶＤ法では、ＩＩＩ族窒化物半導体層２上に、目的に応じたＩＩＩ族窒化物半導体層を９００℃〜１２５０℃の温度範囲で成長させることが好ましい。
【００２６】
また、ＩＩＩ族窒化物半導体層２上に重複不純物層３を形成する場合には、まず、ＩＩＩ族窒化物半導体層２の直上に低濃度層３ａを形成し、低濃度層３ａ上に高濃度層３ｂを形成する。高濃度層３ｂおよび低濃度層３ａは、高濃度層３ｂおよび低濃度層３ａとなるＩＩＩ族窒化物半導体層の気相成長時に、不純物であるドーピング源の気相成長反応系への供給量を変化させることによって形成される。
例えば、不純物ドーピング源を気相成長反応系へ供給せずに、アンドープの層すなわち不純物原子濃度がゼロの低濃度層３ａを形成した後、多量の不純物ドーピング源を気相成長反応系へ瞬時に供給して、高い濃度で不純物原子を含む高濃度層３ｂを形成する。この場合、不純物層３０が、高濃度層３ｂを形成する工程においてのみ不純物原子をドーピングすることによって形成される。
また、Ｖ／ＩＩＩ族原料比率等の成長条件を低濃度層３ａに適した条件に調整して、不純物原子濃度が低濃度である低濃度層３ａを成長させた後、一旦成長を中断し、Ｖ／ＩＩＩ族原料比率等の成長条件を高濃度層３ｂに適した条件に調整して、不純物原子濃度が高濃度である高濃度層３ｂを成長させてもよい。
【００２７】
このように、高濃度層３ｂおよび低濃度層３ａとなるＩＩＩ族窒化物半導体層の気相成長時における不純物ドーピング源の気相成長反応系への供給量を経時的に増減させれば、図３に示すように、高濃度層３ｂと低濃度層３ａとが連続して形成され、不純物原子の濃度の異なる高濃度層３ｂと低濃度層３ａとを交互に周期的に形成できる。
なお、図３に示すように、不純物層３０のうち、ＩＩＩ族窒化物半導体層２の直上に形成される層３ｃは、低濃度層３ａとされている。ＩＩＩ族窒化物半導体層２の直上に低濃度層３ａを形成しておくことで、不純物層３０を形成することにより表面に亀裂やピットが発生することが防止される。
【００２８】
高濃度層３ｂおよび低濃度層３ａが含む不純物原子であるドーパントは、ｐ型であってもｎ型であっても構わない。しかし、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子では最表面にｐ型層が形成された構造を取ることが多いため、ｎ型の不純物層は、基板に近い側に形成されることが多く、基板２０のＩＩＩ族窒化物半導体層２上に形成する重複不純物層３としてはｎ型の不純物層であることが望ましい。
【００２９】
ｎ型不純物としては、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、硫黄（Ｓ）、Ｓｅ（セレン）およびＴｅ（テルル）等を利用できる。原料としては、それぞれの元素の水素化物、例えば、モノシラン（ＳｉＨ4）、ジシラン（ＳｉＨ6）、ゲルマン（ＧｅＨ4）、硫化水素（Ｈ2Ｓ）、セレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）、テルル化水素（Ｈ2Ｔｅ）等およびそれぞれの元素の有機化合物、例えば、テトラメチルシリコン（（ＣＨ3）4Ｓｉ）、テトラエチルシリコン（（Ｃ2Ｈ5）4Ｓｉ）、テトラメチルゲルマニウム（（ＣＨ3）4Ｇｅ）やテトラエチルゲルマニウム（（Ｃ2Ｈ5）4Ｇｅ）、ジエチルセレン（（Ｃ2Ｈ5）2Ｓｅ）、ジイソプロピルセレン（（Ｃ3Ｈ7）2Ｓｅ）、ジエチルサルファイド（（Ｃ2Ｈ5）2Ｓ）、ジイソプロピルサルファイド（（Ｃ3Ｈ7）2Ｓ）、テトラメチルティン（（ＣＨ3）4Ｓｎ）、テトラエチルティン（（Ｃ2Ｈ5）4Ｓｎ）、ジメチルテルル（（ＣＨ3）2Ｔｅ）、ジエチルテルル（（Ｃ2Ｈ5）2Ｔｅ）等を利用できる。また、ＭＢＥ法では、元素状（金属）もドーピング源として利用できる。
【００３０】
また、ｐ型不純物としては、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、亜鉛（Ｚｎ）、等を利用できる。原料としては、それぞれの元素の有機化合物、例えば、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5Ｈ10）2Ｍｇ）、ビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5Ｈ10）2Ｍｇ）テトラエチルシリコン（（ＣＨ3−Ｃ2Ｈ5）4Ｓｉ）、やジメチルジンク（（ＣＨ3）2Ｚｎ）等を利用できる。また、ＭＢＥ法では、元素状（金属）もドーピング源として利用できる。
【００３１】
また、高濃度層３ｂの不純物原子の濃度は５×１０17ｃｍ-3〜５×１０19ｃｍ-3とされることが好ましく、１×１０18ｃｍ-3〜３×１０19ｃｍ-3とすることがさらに好ましく、３×１０18ｃｍ-3〜２×１０19ｃｍ-3とすることが特に好ましい。
高濃度層３ｂの不純物原子の濃度が５×１０17ｃｍ-3未満であると、重複不純物層３全体の抵抗が高くなり、順方向電圧の低いＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０が得られ難い。一方、高濃度層３ｂの不純物原子の濃度が５×１０19ｃｍ-3を越えると、高濃度層３ｂにおけるキャリア濃度が概ね（３〜４）×１０19ｃｍ-3を越える濃度となる。このキャリア濃度を超えて不純物原子をドーピングすると、高濃度層３ｂの表面における亀裂やピットの密度が急激に増加するため好ましくない。
【００３２】
なお、高濃度層３ｂの不純物原子の濃度は、重複不純物層３全体に亙って必ずしも一定でなくても良く、各不純物層３０毎に連続的もしくは不連続的に変化していても良い。また、一つ一つの高濃度層３ｂ内部で不純物原子の濃度が変化していてもよい。さらには、不純物元素は１種でなくてもよく、２種類以上の元素を組み合わせてもよい。
【００３３】
また、低濃度層３ａの不純物原子の濃度は、高濃度層３ｂの不純物原子の濃度より低濃度であり、かつ、２×１０19ｃｍ-3以下とされることが好ましい。低濃度層３ａの不純物原子の濃度が２×１０19ｃｍ-3を越えると、低濃度層３ａの表面における亀裂やピットの密度が急激に増加するため好ましくない。低濃度層３ａの不純物原子の濃度は、好ましくは１×１０19ｃｍ-3以下とされ、特に好ましくは５×１０18ｃｍ-3以下とされる。
また、低濃度層３ａの不純物原子の濃度は低ければ低い程よく、低濃度層３ａを成長させる際に故意にドーピングしないことが好ましい。低濃度層３ａの不純物原子の濃度を低濃度とするために、低濃度層３ａをアンドープのＩＩＩ族窒化物半導体からなる層とした場合、高濃度層３ｂの表面に発生する亀裂やピットを埋め尽くす効果がさらに高まり、より一層表面の平坦な不純物層３０を得ることができ好ましい。なお、低濃度層３ａの不純物原子の濃度が低く、キャリア濃度が低ければ低い程、抵抗値が高くなるので、低濃度層３ａの厚さを薄くすることが望ましい。
【００３４】
また、高濃度層３ｂと同様、低濃度層３ａの不純物原子の濃度は、半導体層全体に亙って必ずしも一定でなくてもよく、各不純物層３０毎に連続的もしくは不連続的に変化していてもよい。また、一つ一つの低濃度層３ａ内部で不純物原子の濃度が変化していてもよい。さらには、不純物元素は１種でなくても良く、２種類以上の元素を組み合わせても良い。
【００３５】
不純物原子の濃度および元素の種類は、例えば、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）で測定することによって確認できる。２次イオン質量分析法は、試料の表面に１次イオンを照射することにより、イオン化して飛び出した元素を質量分析する手法であり、特定の元素の深さ方向の濃度分布を観察かつ定量できる。ＩＩＩ族窒化物半導体層中に存在する不純物元素についても、２次イオン質量分析法によって確認することが有効である。また、２次イオン質量分析法によって不純物原子の濃度および元素の種類を確認する際に、各層の厚さも算出できる。
【００３６】
また、高濃度層３ｂの膜厚ｔ２は、０．５ｎｍ以上５００ｎｍ以下が適する。好ましくは、２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、さらに好ましくは、３ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。高濃度層３ｂの膜厚ｔ２が０．５ｎｍ未満であると、重複不純物層３全体での不純物ドープ量が十分でなく高抵抗化してしまう。逆に、高濃度層３ｂの膜厚ｔ２が５００ｎｍを越えると高濃度層３ｂの表面に形成された亀裂やピットを低濃度層３ａによって十分に埋めることができなくなり、不純物層３０の平坦性が悪くなる。また、高濃度層３ｂの表面における亀裂やピットを埋めるために低濃度層３ａの厚みｔ１を十分に厚くすると、重複不純物層３全体としての抵抗値が高くなってしまう。
【００３７】
また、低濃度層３ａの膜厚ｔ１は、高濃度層３ｂと同様に、０．５ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましく、２ｎｍ以上２００ｎｍ以下がさらに好ましく、３ｎｍ以上５０ｎｍ以下が特に好ましい。低濃度層３ａの膜厚ｔ１が０．５ｎｍ未満になると、高濃度層３ｂに形成される亀裂やピットを十分埋めることができなくなり、不純物層３０の平坦性が損なわれる。また、低濃度層３ａの膜厚ｔ１が５００ｎｍを越えると、重複不純物層３全体としての抵抗値が高抵抗化してしまい、順方向電圧（Ｖｆ）或いは閾値電圧（Ｖｔｈ）の低いＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０を得るに不利である。
【００３８】
また、高濃度層３ｂと低濃度層３ａとが隣接して設けられてなる不純物層３０の膜厚ｔ３は、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下が適する。好ましくは、４ｎｍ以上４００ｎｍ以下、さらに好ましくは、６ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。不純物層３０の膜厚ｔ３が１０００ｎｍを越えると、亀裂やピットの形成を抑制できないか、もしくは、重複不純物層３全体として高抵抗化してしまう。また、不純物層３０の膜厚ｔ３を１ｎｍ未満とした場合、不純物原子の供給量を頻繁に変更せねばならず、作業効率が低下する。
【００３９】
また、各不純物層３０中において高濃度層３ｂの膜厚ｔ２が低濃度層３ａの膜厚ｔ１より厚い場合、亀裂やピット形成の抑制が十分でなく、平坦性が十分に得られない。一方、各不純物層３０中において低濃度層３ａの膜厚ｔ１が高濃度層３ｂの膜厚ｔ２と同等か高濃度層３ｂの膜厚ｔ２よりも厚い場合は、平坦性は良好になる。従って、低濃度層３ａの膜厚ｔ１は高濃度層３ｂの膜厚ｔ２以上とすることが好ましい。
【００４０】
また、半導体積層構造１１の全体の層厚ｔ５は、０．１μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以上５μｍ以下がさらに好ましく、０．５μｍ以上３μｍ以下が特に好ましい。半導体積層構造１１の層厚ｔ５が０．１μｍ未満になるとＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０の順方向電圧が高くなる。また、半導体積層構造１１の厚みｔ５を１０μｍを超える厚みにしたとしても得られる効果に大差なく、コストが上昇するのみである。
【００４１】
上記の各不純物層３０の厚さｔ３および半導体積層構造１１全体の厚さｔ５から、不純物層３０の積層されている積層数は１以上１００００以下が好ましく、１０以上１０００以下がさらに好ましく、２０以上２００以下が特に好ましい。例えば、厚さ１０ｎｍの高濃度層３ｂおよび厚さ１０ｎｍの低濃度層３ａからなる不純物層３０を形成する場合、不純物層３０を１００層積層させて、合計で厚さを２μｍとする半導体積層構造体１１を形成する。
【００４２】
また、図１に示すように、半導体積層構造１１の重複不純物層３上にはクラッド層５が形成されている。クラッド層５上には障壁層６ａと井戸層６ｂとを含む多重量子井戸構造の発光層６、ｐ型クラッド層７、コンタクト層８が順に形成されている。
これらの各層としては、図１に示す構成のみでなく、ＡｌXＧａYＩｎZＮ1-aＭa（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１で且つ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１。記号Ｍは窒素とは別の第Ｖ族元素を表し、０≦ａ＜１である。）で表わされる各種組成の単一量子井戸構造および多重量子井戸構造等の発光層が知られており、それらの発光層を何ら制限なく用いることができる。また、ダブルヘテロ構造の発光部を構成するためのｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体もＭｇやＺｎ等のｐ型ドーパントをドープした前記組成式で表わされる各種組成のものが知られており、それらのものを何ら制限なく用いることができる。
【００４３】
また、図１に示すように、コンタクト層８ｎの上面には、ｐ型オーミック電極１０が設けられ、基体１のＩＩＩ族窒化物半導体層２と反対側の面（下面）には、ｎ型オーミック電極９が設けられていることにより、両面電極タイプのＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０とされている。本発明においては、化合物半導体発光素子用の正極および負極として知られている各種の構成および構造を何ら制限なく用いることができる。また、それらの製造方法も、真空蒸着法、スパッタリング法、フォトリソグラフィー手段等公知の方法を何ら制限なく用いることができる。
【００４４】
図４は、本発明のランプの一例を模式的に示した断面図である。図４に示すランプは、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０を備えたトップパッケージと呼ばれるタイプのものであり、ｐ型オーミック電極１０側が光取り出し面とされたものである。
図４において、符号２２はリードフレーム、符号２３はリフレクタ、符号２４はシリケート蛍光体を含むガラスエポキシ樹脂からなる蛍光樹脂、２５はガラスエポキシ樹脂からなる封止樹脂を示している。
【００４５】
図４に示すように、リードフレーム２２の一方の配線２２ａ上には、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０のｎ型オーミック電極９が固定されるとともに、導通されている。また、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０のｐ型オーミック電極１０の上面にはボンディングパット１２が形成されている。ボンディングパット１２は、Ａｕ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ５層構造（厚さはそれぞれ５０／２０／１０／１００／２００ｎｍ）からなるものであり、他方の配線２２ａに金線２１でワイヤポンディングされている。
【００４６】
図４に示すランプは、図１に示す本発明の両面電極タイプのＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０を用い、従来公知の方法により製造することができる。具体的には、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０をリードフレーム２２上に載置し、２本の配線２２ａの一方に、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０のｎ型オーミック電極９をＡｕＳｎからなる共晶半田ペーストなどを用いて固定し、配線２２ａの他方に、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０のｐ型オーミック電極１０をボンディングパット１２および金線２１を介して接合した後、蛍光樹脂２４を注入して熱処理を行って固化させ、さらに封止樹脂２５でリフレクタ２３全体を封止することにより図４に示すランプを作成することができる。
【００４７】
以下に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
（実施例１）
Ｓｉ（１１１）基板である基体１を用意し、基体１上にＡｌＮよりなるバッファ層（緩衝層）を介して、減圧ＭＢＥ法を用いてＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型のＩＩＩ族窒化物半導体層２を形成して基板２０を得た。
【００４８】
次いで、基板２０のＩＩＩ族窒化物半導体層２上に、以下に示すようにして、図３に示す重複不純物層３を形成し、図２に示す半導体積層構造１１を得た。
重複不純物層３を形成するには、まず、基板２０をＭＯＣＶＤ装置内に導入し、高周波（ＲＦ）誘導加熱式ヒータによって成膜温度に加熱される半導体用高純度グラファイト製のサセプタ上に載置した。その後、ステンレス鋼製の気相成長反応炉内に窒素ガスを流通し、炉内をパージした。
【００４９】
次いで、気相成長反応炉内に、窒素ガスを８分間に亘って流通させた後、誘導加熱式ヒータを作動させ、基板２０の温度を、１０分間で室温から６００℃に昇温した。続いて、基板２０の温度を６００℃に保ったまま、水素ガスと窒素ガスを流通させて、気相成長反応炉内の圧力を１．５×１０4パスカル（Ｐａ）とした。この温度及び圧力下で２分間、放置して、基板１の表面をサーマルクリーニングし、サーマルクリーニングの終了後、気相成長反応炉内への窒素ガスの供給を停止した。水素ガスの供給は継続させた。
【００５０】
続いて、気相成長反応炉内にアンモニア（ＮＨ3）ガスを供給し、４分経過した後、アンモニアガスの流通を続けながら、サセプタの温度を１１２０℃に上昇し、ＴＭＧａを１８秒間流通させることにより、不純物ドーピング源を気相成長反応系へ供給せずにアンドープのＧａＮからなる低濃度層３ａを成長させた。その後、ＴＭＧａとアンモニアの流通を継続しながら、テトラメチルゲルマニウム（（ＣＨ3）4Ｇｅ）を１８秒間流通させることにより、不純物原子としてゲルマニウム（Ｇｅ）を含むＧａＮからなる高濃度層３ｂを成長させた。
そして、上記の低濃度層３ａを成長させる工程と、高濃度層３ｂを成長させる工程とを連続して交互に１００回繰り返し行なうことにより、高濃度層３ｂと低濃度層３ａとが互いに隣接して複数設けられてなる不純物層３０を備える図３に示す重複不純物層３を形成した。
【００５１】
このようにして得られた半導体積層構造１１を２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により分析した結果、高濃度層３ｂの厚さは１０ｎｍであり、低濃度層３ａの厚さは、１０ｎｍであった。また、ＳＩＭＳ分析の結果、高濃度層３ｂの不純物原子の濃度は、１．２×１０19ｃｍ-3であり、低濃度層３ａの不純物原子の濃度は、１×１０18ｃｍ-3であった。
なお、ＳＩＭＳ分析の測定条件は、一次イオン種としてＣｓ+を用いて、加速電圧を１４．５ｋｅＶ、イオン電流を４０ｎＡとした。また、ラスタ領域は１００μｍ2であり、分析領域を３０μｍ2とした。
【００５２】
また、得られた半導体積層構造１１の重複不純物層３のホール測定によるキャリア濃度は、７×１０18ｃｍ-3であった。また、重複不純物層３の表面を光学顕微鏡で観察した結果、ピット密度が２００個／ｃｍ2以下の非常に平坦な面であることが確認できた。
また、基板２０の厚みは８０μｍであり、半導体積層構造１１全体の厚さは９０μｍであった。
【００５３】
次に、このようにして得られた半導体積層構造１１の重複不純物層３上に、１０６０℃で、アンドープｎ型Ｉｎ0.03Ｇａ0.97Ｎを積積することによって、クラッド層５を形成した。このクラッド層５は、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）をガリウム源とし、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）をインジウム源として成長させることによって得られたものであり、層厚は１２．５ｎｍであった。
【００５４】
次に、半導体積層構造１１の温度を７３０℃として、クラッド層５上に、ＧａＮからなる障壁層６ａと、Ｉｎ0.25Ｇａ0.75Ｎよりなる井戸層６ｂとを含む５周期構造の多重量子井戸構造からなる発光層６を設けた。多重量子井戸構造の発光層６は、まず、障壁層６ａをクラッド層５に接合させて設けた。
なお、障壁層６ａは、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）をガリウム源としてアンドープで成長させることにより形成した。障壁層６ａの層厚は８ｎｍとした。また、井戸層６ｂは、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）をガリウム源とし、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）をインジウム源としてアンドープで成長させることにより形成した。井戸層６ｂの層厚は、２．５ｎｍとした。
【００５５】
続いて、発光層６上に、マグネシウム（Ｍｇ）をドーピングしたｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなるｐ型クラッド層７を形成した。得られたｐ型クラッド層７の層厚は１０ｎｍであった。さらに、ｐ型クラッド層７上に、Ｍｇをドーピングしたｐ型ＧａＮからなるコンタクト層８を形成した。Ｍｇのドーピング源には、ビスーシクロペンタジエニルＭｇを用いた。なお、Ｍｇは、コンタクト層８の正孔濃度が８×１０17ｃｍ-3となる様に添加した。ｐ型ＧａＮコンタクト層８の層厚は１００ｎｍとした。
【００５６】
コンタクト層８の成長が終了した後、誘導加熱式ヒータへの通電を停止して、コンタクト層８までの各層が積層された半導体積層構造１１の温度を、室温となるまで約２０分間で降温した。降温中は、気相成長反応炉内の雰囲気を窒素のみとした。その後、コンタクト層８までの各層が積層された半導体積層構造１１の温度が室温まで降温したのを確認して、気相成長反応炉より外部へ取り出した。コンタクト層８は、ｐ型キャリア（Ｍｇ）を電気的に活性化するためのアニール処理を行わなくても、この時点で既に、ｐ型の伝導性を示した。
【００５７】
次いで、フォトリソグラフィー技術を利用して、ＩＴＯよりなるｎ型オーミック電極９を基体１のＩＩＩ族窒化物半導体層２と反対側の面（下面）に形成した。また、コンタクト層８の表面に、真空蒸着手段、フォトリソグラフィー手段等を利用して、ＩＴＯよりなるｐ型オーミック電極１０を形成した。
その後、ｐ型オーミック電極１０の上面に、Ａｕ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ５層構造（厚さはそれぞれ５０／２０／１０／１００／２００ｎｍ）からなるボンディングパット１２を形成した。
【００５８】
その後、ダイサを用いて２００μｍ角の正方形に切断して、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０上にボンディングパット１２の形成されたＬＥＤチップを得た。
その後、図４に示すように、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０をリードフレーム上に載置し、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０をリードフレーム２２上に載置し、２本の配線２２ａの一方に、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０のｎ型オーミック電極９をＡｕＳｎからなる共晶半田ペーストを用いて固定し、配線２２ａの他方に、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０のｐ型オーミック電極１０をボンディングパット１２および金線２１を介して接合し、リードフレーム２２よりＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０へ素子駆動電流を流せる様にした。
【００５９】
そして、リードフレーム２２を介してｎ型およびｐ型オーミック電極９、１０間に順方向に素子駆動電流を流した。順方向電流を２０ｍＡとした際の順方向電圧は３．２Ｖであった。また、２０ｍＡの順方向電流を流した際の出射される青色帯発光の中心波長は４６０ｎｍであった。また、一般的な積分球を使用して測定される発光の強度は、１０ｍＷに達し、高い強度の発光をもたらすことが確認できた。
【００６０】
その後、図４に示すように、リフレクタ２３内に、シリケート蛍光体を含むガラスエボキシ樹脂からなる蛍光樹脂２４を注入し、１５０度のア二ール炉中で６時間保持する熱処理を行って固化させた。なお、蛍光樹脂２４中の蛍光体の量は、予め行なった実験によって、ランプを構成するＬＥＤチップからの光による励起によって白色を呈する量となるようにした。また、蛍光樹脂２４を固化させる際に蛍光体の沈降が発生し、蛍光体の分布はよりチップに近い領域に多い分布となった。蛍光樹脂２４を固化した後、さらに蛍光樹脂２４の上に封止樹脂２５を注入して成形し、リフレクタ２３全体を封止することにより図４に示すランプを得た。
【００６１】
このようにして得られたランプにおいて、リードフレーム２２を介してｎ型およびｐ型オーミック電極９、１０間に順方向に素子駆動電流を流した。２０ｍＡの順方向電流を流した際の出射される光は、白色であった。また、発光の効率は、７０ｌｍ／Ｗに達し、良好であることが確認できた。
【００６２】
（比較例１）
実施例１において製造したＩＩＩ族窒化物半導体発光素子４０の重複不純物層３に代えて、ゲルマニウム（Ｇｅ）を均一に含むＧａＮからなる層を成長させたこと以外は、実施例１と同様にしてＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を製造した。
【００６３】
比較例１で得られた半導体積層構造を、実施例１と同様にして２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により分析した結果、ゲルマニウム（Ｇｅ）を含むＧａＮからなる層の厚みは、２０００ｎｍであり、不純物原子の濃度は、１．２×１０19ｃｍ-3であった。
また、得られた半導体積層構造１１のＧｅを含むＧａＮからなる層のホール測定によるキャリア濃度は、１．２×１０１９ｃｍ-3であった。また、Ｇｅを含むＧａＮからなる層の表面を光学顕微鏡で観察した結果、クラックが発生していた。
【００６４】
また、実施例１と同様にして順方向電圧および発光強度を測定したところ、順方向電圧は実施例１と同じ３．２Ｖであったが、発光強度は０．４ｍＷであり実施例１と比較して低い強度の発光しか得られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、図１は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の一例を模式的に示した断面図である。
【図２】図２は、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に備えられた半導体積層構造を模式的に示した断面図である。
【図３】図３は、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に備えられた半導体積層構造を構成する不純物層を模式的に示した断面図である。
【図４】図４は、本発明のランプの一例を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１    基体
２    ＩＩＩ族窒化物半導体層
３    重複不純物層
３ａ  低濃度層
３ｂ  高濃度層
５    クラッド層
６    発光層
６ａ  障壁層
６ｂ  井戸層
７    ｐ型クラッド層
８    ｐ型コンタクト層
９    ｎ型オーミック電極
１０  ｐ型オーミック電極
１１  半導体積層構造
３０  不純物層
４０  ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子
【図１】
2007258529.tif 000003
【図２】
2007258529.tif 000004
【図３】
2007258529.tif 000005
【図４】
2007258529.tif 000006